汽車中電子子系統的激增導致了對小尺寸、高可靠性電源的需求,這類電源可以在汽車環境呈現的苛刻條件下工作。LTC3115-1在汽車運行條件下,甚至當電池充電狀態或者大電流負載切換以及冷車發動引起的電壓瞬態導致電池電壓降至低于所需輸出軌時,仍能提供穩定和良好調節的電壓,因此非常適用于汽車電源這類應用。
顯示了一個5V汽車電源,該電源非常適用于發動機控制單元以及其他關鍵功能,包括行車安全、燃料系統和動力傳動子系統,在這類系統中,必須保持對處理器供電,甚至在最嚴重的輸入電壓瞬態時也沒有干擾。這類應用采用2MHz開關頻率,以最大限度地降低所占用的面積,并消除對AM廣播頻段的干擾。
能應對冷車發動情況的5V、2MHz汽車電源
VCC軌為LTC3115-1的內部電路供電,其中包括電源電路柵極驅動器,而且該軌一般通過內部線性穩壓器從輸入軌供電。在這個應用中,二極管D1旁路內部線性穩壓器,直接從穩定的輸出電壓給VCC軌供電,以提高效率和輸出電流能力。在具備較高開關頻率的應用中,這么做尤其有利,因為與通過內部線性穩壓器相比,從轉換器的輸出軌能更高效地提供更大的柵極驅動電流。圖3顯示了這個應用電路在500mA負載、3.3V至40V輸入電壓時的效率。
智能車又稱為無人駕駛汽車,屬于輪式移動機器人的一種,是一個集環境感知、路徑規劃、自動駕駛等多功能于一體的綜合系統。智能汽車技術將許多領域聯系在一起,如計算機科學、人工智能、圖像處理、模式識別和控制理論等。智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同,它更多指的是利用GPS 和智能公路技術實現的汽車自動駕駛。這種汽車不需要人去駕駛,因為它裝有相當于人的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統之類的裝置,這些置都裝有非常復雜的電腦程序,所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”,可以自動啟動、加速、剎車,可以自動繞過地面障礙物在復雜多變的情況下,能隨機應變,自動選擇最佳方案,指揮汽車正常、順利地行駛。
電路系統是智能汽車硬件系統的核心,對于本硬件電路系統而言,穩定性是需要優先保證的性能指標,畢竟跑完全程才是取得成績的前提。在此基礎上,還應當綜合考慮智能汽車的動力性、重心及電路板的緊湊性等其他指標。
電機驅動模塊
電機驅動模塊為智能汽車的行駛提供動力,它的性能直接影響到后輪電機的控制性能,包括加速、減速與制動等性能。本文采用MOSFET 驅動芯片加全橋驅動方案,只需合理的選擇MOSFET驅動芯片和功率MOSFET 以保證性能即可。電路圖如圖6 所示。
舵機驅動模塊
舵機負責智能汽車的轉向,舵機模塊能否穩定工作直接影響到智能汽車在賽道上高速行駛時的穩定性以及轉向時的靈敏度和精確度。舵機工作原理為:舵盤角位由單片機發出的PWM 控制信號的脈寬決定,舵機內部電路通過反饋控制調節舵盤角位。由于自身即為角度閉環控制,而且性能較好,故系統中就不必考慮外加舵機閉環。舵機驅動模塊電路如圖7 所示。舵機驅動模塊同樣屬于功率部分,用6N137光耦進行信號隔離。
智能車輛是一個涉及多領域的復雜的綜合系統,要達到實用的目的,還要進一步深入下研究去,還有許多工作要做。在硬件上還需要解決因攝像頭自身精度的差異或其因外部因素丟失數據導致影響智能車正常運行的問題,增強抗干擾能力;在軟件上,還需要進一步優化算法,控制系統是智能汽車的核心內容,針對智能汽車的功能需求,對智能汽車控制系統關鍵模塊進行了研究,設計的各模塊被應用于“飛思卡爾”智能汽車中,文中各圖對智能汽車的研究具有啟發作用。
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